课件(2012-9-16)2-1.pptVIP

计算机网络课程 教师：许向阳 2012.9,问题1：计算机网络的体系结构 ? -计算机网络的各层及其协议的集合 问题2：如何实现这种结构？ -通过正在运行的计算机硬件和软件,五层协议的体系结构,应用层(application layer) 运输层(transport layer) 网络层(network layer) 数据链路层(data link layer) 物理层(physical layer),数据链路层,5 应用层,4 运输层,3 网络层,2 数据链路层,1 物理层,三种体系结构的比较，详见教材P.27 图1-16,2.1 物理层的基本概念 -确定与传输媒体的接口特性,1）机械特性 接线器形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等 2）电气特性 指明接口电缆的各条线上的电压范围 3）功能特性 指明某条线上，出现某一电平的电压的含义 4）过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序,2.2 数据通信的基础知识 2.2.1 数据通信系统的模型,调制解调器,PC 机,公用电话网,调制解调器,数字比特流,数字比特流,模拟信号,模拟信号,输入 汉字,显示 汉字,PC 机,2.2.2 有关信号的基本概念（1）,1. 数据(data) 运送消息的实体 2. 信号(signal) 数据的电气的或电磁的表现 3. 模拟(analogous)参数的取值是连续的 4. 数字(digital) 参数的取值是离散的 5. 码元(code) 不同离散数值的基本波形,2.2.2 有关信号的基本概念（2）,6.单工通信只能有一个方向的通信 7.半双工通信通信的双方均可发送，但不同时 8.全双工通信通信的双方可同时发送和接收 思考： 生活中哪些实例或现象与上述特点相同？,9. 基带信号例如计算机输出的数据信号 因含低频和直流，故需对基带信号进行调制 10.带通信号基带信号经过载波调制后的信号,2.2.2 有关信号的基本概念（3）,三种最基本的调制方法,调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化 调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号 而变化。,0,1,0,0,1,1,1,0,0,基带信号,调幅,调频,调相,基带数字信号的调制方法,2.2.3 信道的极限容量,讨论： 1）任何实际的信道都不是理想的，传输时总会 产生失真及受到干扰 2）码元传输的速率越高，或信号传输的距离越 远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。,数字信号通过实际的信道,1）有失真，但可识别 2）失真大，无法识别,实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）,发送信号波形,接收信号波形,理想信道的码元极速,奈氏准则 理想信道中，为避免码间串扰，码元的传输速率的 上限值 B = 2 W （ W为信道带宽 ） 解读： 1）码间串扰的问题，将使接收端难以识别码元 2）若信道频带越宽，通过上网信号高频分量越 多，码元传输速率将可能越高,(2) 信噪比,香农公式(Shannon) 在带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道中，极限、无差错的信息传输极限速率 C = W log2(1+S/N) b/s W 为信道的带宽，S 为所传信号的平均功率 N 为信道内部的高斯噪声功率,香农公式解读 （1）,1.信道的带宽或信噪比越大，则极值C 就越高 2.若传输速率低于极值C ，则总有办法提速 3.若带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限， 则极值C 也就没有上限。 4.实际信道上能够达到的信息传输速率， 远低于香农公式中的极值C,5. 综合分析香农公式与奈氏准则 C = W log2(1+S/N) 与 B=2W 当信道的频带宽度已确定，如果信噪比不能再提高了，并且码元传输速率也达到了上限值，则 提高信息传输速率的一个办法是： 通过改变编码方法，让每一个码元携带更多比特的信息量,香农公式解读 （2）,2.3 物理层下面的传输媒体,无线电,微波,红外线,可见光,紫外线,X射线,射线,双绞线,同轴电缆,卫星,地面微波,调幅 无线电,调频 无线电,海事 无线电,光纤,电视,LF,MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHF,THF,波段,104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016,100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024,移动 无线电,电信领域使用的电磁波的频谱,2.3.1 导向传输媒体,双绞线 屏蔽双绞线 STP、无屏蔽双绞线 UTP 同轴电缆 50 同轴电缆、75 同轴电缆 光缆 单模光纤（9或10m）多模光纤 （50或62.5m）,各 种 电 缆,铜线,铜线,聚氯乙烯 套层,聚氯乙烯 套层,屏蔽层,绝缘层,绝缘层,外导体屏蔽层,绝缘层,绝缘保护套层,内导体,无屏蔽双绞线 UTP,屏蔽双绞线 STP,同轴电缆,折射角,入射角,包层 （低折射率的媒体）,包层 （低折射率的媒体）,纤芯 （高折射率的媒体）,包层,纤芯,光线在光纤中的折射,光纤的工作原理,高折射率 (纤芯),低折射率 (包层),光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射,多模光纤与单模光纤,多模光纤,2.3.2 非导向传输媒体,无线传输所使用的频段很广。 短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。 微波在空间主要是直线传播。 地面微波接力通信 卫星通信,1、计算机网络: 自顶向下方法 James F. Kurose ，Keith W. Ross 机械工业出版社 2、计算机网络 (第5版) Andrew S.Tanenbaum等 ，清华大学出版社 3、北京大学计算机网络教程 全10讲/w42/album-aid-6002190.html 4、中国计算机学会/技术动态 /sites/ccf/jsdt.jsp 5、科技中国全球最大的互联网博